JP4312928B2 - 金属の圧延方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の圧延方法、特に工具鋼の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の圧延方法に関する従来の技術を鋼塊より条鋼を圧延する場合を例に取って説明する。従来の圧延工程では、例えば、図２の（ａ）に示す、従来工程１では、圧延目的の金属の鋼塊又は連鋳片１を圧延用連続式加熱炉２で加熱し、分塊圧延機３で分塊圧延し、次いで大型圧延機などの仕上圧延機４で仕上げ圧延して目的の製品に圧延する方法であり、圧延ラインにより一貫製造する。この工程では、圧延ラインの生産性、製造コストおよび設備投資の面では優れているが、フィッシュテール等により圧延歩留が低く、圧延可能サイズも限られ、内質の保証も悪いなどの問題があり、また、多少有害な外面キズの発生もあった。
【０００３】
図２の（ｂ）に示す従来工程２では、例えば特開昭５６−４７２０１号公報に開示の方法では、目的の鋼塊又は連鋳片１を圧延用連続式加熱炉２で加熱し、圧延ライン上に設置の熱間鍛造装置５（インラインプレス）で熱間鍛造した後、鍛造ビレットを分塊圧延機３で分塊圧延し、次いで大型圧延機等の仕上圧延機４で目的の製品に仕上げ圧延する方法である。この工程では、圧延歩留では優れているが、圧延可能サイズにも多少の限界があり、また、内質保証もやや問題があり、製造コストや設備投資の面でもやや劣る。そして圧延ライン上にある熱間製造装置５（インラインプレス）がネックとなり圧延ラインの生産性は低く、鍛造ビレットの温度低下による有害な外面疵の発生が有るなどの問題がある。
【０００４】
図２の（ｃ）に示す従来工程３では、目的の金属の鋼塊又は連鋳片１をバッチ式の鍛造用加熱炉５で加熱した後、鍛造ライン上にある鍛造用プレスすなわち熱間鍛造装置７で鍛造して冷却し、次いで一旦冷却した鍛造ビレット８を圧延ライン上にある圧延用連続式加熱炉２で加熱した後、分塊圧延機３で分塊圧延し、さらに仕上圧延機４で目的の製品に仕上げ圧延する。この工程では、鍛造ビレットを予め製造しておくので、圧延ラインでは鍛造がネックとなることがないので圧延ラインの生産性は良く、鍛造ビレットを圧延するのでフィッシュテールの発生も少ないので圧延歩留も良く、圧延可能サイズ、内質保証にも優れ、有害な外面キズの発生においても優れている。しかし、鍛造工程が圧延ラインから圧延ライン外にあり、鍛造ビレットを一旦冷却するので、製造コストが高く、設備投資が大きく問題がある。
【０００５】
図２の（ｄ）に示す従来工程４では、目的の鋼塊又は連鋳片１を圧延ラインの圧延用連続式加熱炉２で加熱し、圧延ライン上に設置の熱間製造装置５（インラインプレス）で熱間鍛造した後、仕上圧延機４で目的の製品に仕上げ圧延する。この従来工程４は、上記の従来工程２と異なり、熱間製造装置５で熱間鍛造していきなり所定の形状とするものである。この工程では、圧延歩留、圧延可能サイズ、内質保証では優れている。そして、製造コストおよび設備投資の面は中程度であるが、圧延ライン上の熱間鍛造装置５がネックとなり圧延ラインの生産性が悪く、さらに有害な外面キズの発生の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、金属の圧延、特に工具鋼の圧延方法において、従来工程の問題点を解消すること、すなわち圧延ラインの生産性を高いものとし、フィッシュテールを短くして圧延歩留を高め、圧延可能サイズの幅を拡げ、中心部の圧着不良などの内質不良のない内質保証し、材料温度低下による有害な外面キズの発生を防止し、製造コストの低い圧延工程を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は、請求項１の発明では、工具鋼の圧延方法において、当該工具鋼を圧延ラインと別位置に設置の鍛造用加熱炉で加熱し鍛造装置である鍛造プレスにより鍛造ビレットに熱間鍛造し、該鍛造ビレットを冷却することなく再び鍛造用加熱炉で加熱した後、圧延ラインにおいて分塊圧延機で熱間圧延し、次いで仕上圧延機で仕上げ圧延することを特徴とする工具鋼の圧延方法である。
【０００８】
請求項２の発明では、鍛造用加熱炉は圧延ラインの分塊圧延機に隣接して設置されていることを特徴とする請求項１の手段における工具鋼の圧延方法である。
【０００９】
請求項３の発明では、通常の圧延ラインにおける圧延用連続式加熱炉を熱間鍛造のための鍛造用加熱炉の予熱炉として使用することを特徴とする請求項１の手段における工具鋼の圧延方法である。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、工程で示すと、工具鋼からなる鋼材を対象とし、鍛造用加熱炉→鍛造用プレス→鍛造用加熱炉→分塊圧延機→大形圧延機等の仕上圧延機の工程（「ＦＲ工程」と称する。）順に加工するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の工程を示す模式図である。同図において、１は鋼塊又は連鋳片で、２は圧延用連続式加熱炉で、３は分塊圧延機で、４は仕上げ圧延機で、６は複数機からなるバッチ式の鍛造用加熱炉で、７は鍛造ラインに設置された自由鍛造用の鍛造装置で、８は圧延用の素材であり、通常は一旦冷却される鍛造ビレットで、９はＦＲ工程を示し、１０はＲＢＦ工程を示し、１１はＦ工程（通常の鍛造工程における工程）を示し、１２はＲＦ工程を示し、１３はＲＲ工程（通常の圧延ラインの工程で、従来工程１に相当）を示す。
【００１２】
本発明の請求項１に係る発明の実施の形態は、工具鋼の圧延において、図１の工程図において下段の鍛造ラインのＦＲ工程９に示すように、先ず当該材料である鋼塊又は連鋳片１を圧延ラインと別ラインの鍛造ラインに設置の鍛造用加熱炉６で加熱する。次いで加熱した鋼塊又は連鋳片１を圧延ラインと別ラインである鍛造ラインの鍛造装置７である鍛造用プレスにより４面より圧下する熱間鍛造して鍛造ビレット８とする。次いでこの鍛造ビレットを冷却することなく再び鍛造用加熱炉６に戻して加熱し、図１の上方の圧延ラインにおける分塊圧延機３の要求するタイミングで分塊圧延機３に供給して熱間圧延する。次いで仕上げ圧延機で仕上げて圧延製品とする。
【００１３】
以上において、本発明の請求項２に係る発明の実施の形態では、鍛造用加熱炉６を圧延ラインの分塊圧延機３に極力隣接するものとして温度低下を避けるものとする。鍛造ビレット８の温度低下を避けることで、材料の温度低下による有害な外面キズの発生を防止する。特にこの方法は工具鋼に有効である。
【００１４】
さらに図１に示すように、圧延用連続式加熱炉２を鍛造用加熱炉６の予熱炉として使用するもので、図１の上のラインのＲＦ工程１２に示すように、この圧延用連続式加熱炉２に鋼塊又は連鋳片１を装入して予熱してから鍛造用加熱炉６に装入する方法は、請求項３の実施の形態である。このようにすることで圧延用連続式加熱炉２を鍛造用加熱炉６の予熱炉として使用でき、燃料消費量を大幅に削減できることとなる。
【００１５】
すなわち、本発明においては、▲１▼鍛造用加熱炉６はバッチ式の加熱炉であり、この鍛造用加熱炉６および鍛造用装置７である鍛造用プレスは、鍛鋼品の製造に通常使用するものである。▲２▼圧延ラインにおける分塊圧延機３および仕上圧延機４は通常の圧延工程に使用するものである。
【００１６】
上記のとおり本発明は基本的には、圧延工程の前に鍛造用加熱炉６および鍛造用装置７である鍛造用プレスを使用して工具鋼の鋼塊又は連鋳片１を４面より圧延した鍛造ビレットを、冷却することなく鍛造用加熱炉６に再投入し加熱を行った上、分塊圧延機３の要求するタイミングにて鍛造ビレットを分塊圧延機３に供給した後、通常の圧延方法の仕上げ圧延機４で仕上げ圧延をして製品とするものである。
【００１７】
本発明の特徴を従来工程１〜従来工程４を対比して表１に示すと共に以下に説明する。
【００１８】
【表１】

【００１９】
鍛造用装置７である鍛造用プレスは圧延ライン上に設置しない。圧延ライン上に鍛造装置５を設置した場合、圧延ラインの生産性が鍛造装置の生産性に制限を受けるため、大きく低下する。
【００２０】
鍛造用加熱炉６は分塊圧延機３に極力隣接するほうが望ましい。鍛造用加熱炉６から分塊圧延機３へ鍛造ビレットを冷却することなく搬送を行うことが、この工程の特徴の一つであり、鍛造ビレットの温度低下を避け、材料温度低下による有害な外面キズ発生を防止するのに有効である。工具鋼においては特に有効である。
【００２１】
鍛造ビレットを冷却することなく分塊圧延機３へ供給するため、鍛造ビレット加熱時の燃料消費量を低減することが可能である。
【００２２】
圧延ライン上に設置される鍛造装置５（インラインプレス）では、圧延ラインの生産性低下を極力避けるため、通常２方向のみの圧下かつ軽圧下であるが、本発明における工程の鍛造装置７では、４方向からの圧下および大圧下を圧延ラインと関係なく、従って圧延ラインの生産性を低下させることなく、行うことが可能である。このため製品の中心部の圧着不良などによる内質不良を改善することが可能である。
【００２３】
分塊圧延機３に供給する鍛造ビレットは矩形断面又は正方形断面など、断面形状を鋼塊又は連鋳片１の寸法形状の許す限り自由に製造することが可能である。
【００２４】
鍛造装置７で圧下するため鍛造ビレットの長手方向の圧下の掛からない自由端は、断面中心部が張り出したいわゆるタン形状となる。この鍛造ビレットを分塊圧延機３で圧延した場合、分塊圧延におけるフィッシュテール部分を短くすることが可能となり、フィッシュテール部分を削除する量が減少するので歩留が向上する。
【００２５】
従来工程１、従来工程２、従来工程４と本発明の方法の工程において、鋼塊又は連鋳片１などの素材が同じで、かつ、分塊圧延機３以降の工程の設備が同じである場合、本発明の方法の方がより大きなサイズの圧延材を製造できる。
【００２６】
圧延ラインの圧延用連続式加熱炉２を鍛造用加熱炉６の予熱炉として使用可能であり（図１の工程１２で示す「ＲＦ工程」）、燃料消費量の削減が可能である。
【００２７】
圧延ラインの圧延用連続式加熱炉２より抽出した鋼塊又は連鋳片１を分塊圧延機３にて矩形断面又は正方形断面をもつ所定の寸法まで圧延した後、冷却することなく鍛造用加熱炉６へ再装入して加熱後、鍛造装置７の鍛造プレスにて鍛鋼品を製造する工程（図１の工程１０で示す「ＲＢＦ工程」）により、燃料消費量の低減および鍛造装置生産性の向上を図ることが可能となる。
【００２８】
ＦＲ工程とＲＦ工程又はＲＢＦ工程を組み合わせた工程（「ＲＦＲ工程およびＲＢＦＲ工程」と称する。）でも圧延品の生産が可能となる。
【００２９】
本発明は上記のごとく、従来工程における２工程分以上の複数の工程による生産を、１つの工程にて生産することが可能となり、複数の生産ラインを１つに集約することができるなどの効果を有する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は、（１）圧延前の工具鋼の素材を圧延ラインと別ラインの鍛造装置にて製造するため、分塊圧延においてフィッシュテールの発生が少なく、従って歩留が向上し、（２）圧延ラインと別ラインの鍛造装置にて４面圧下でかつ大圧下するので、中心部の圧下が良好であり、内質保証が良好にでき、さらに圧延のみでは内質保証不可能な大径品の製造も可能となり、（３）鍛造プレスである鍛造装置が圧延ラインと別ラインであるため、すなわち、インラインプレスではないため、圧延機の生産性が低下するネックとならないので生産性が極めて高く、さらに外面キズの発生が、特に工具鋼で防止できるなど、従来の圧延方法では得られない優れた効果を奏する。（４）有害な外面キズを発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の工程を説明する模式図である。
【図２】従来の方法に工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 鋼塊又は連鋳片
２ 圧延用連続式加熱炉
３ 分塊圧延機
４ 仕上圧延機
５ 鍛造装置
６ 鍛造用加熱炉
７ 鍛造装置
８ 鍛造ビレット
９ ＦＲ工程
１０ ＲＢＦ工程
１１ 通常の鍛造工程であるＦ工程
１２ ＲＦ工程
１３ 従来工程１のＲＲ工程

Claims (3)

1. 工具鋼の圧延において、当該工具鋼を圧延ラインと別位置に設置の鍛造用加熱炉で加熱し鍛造装置により鍛造ビレットに熱間鍛造し、該鍛造ビレットを冷却することなく再び鍛造用加熱炉で加熱した後、圧延ラインにおいて分塊圧延機で熱間圧延し、次いで仕上圧延機で仕上げ圧延することを特徴とする工具鋼の圧延方法。
2. 鍛造用加熱炉は圧延ラインの分塊圧延機に隣接して設置されていることを特徴とする請求項１記載の工具鋼の圧延方法。
3. 通常の圧延ラインにおける圧延用連続式加熱炉を熱間鍛造のための鍛造用加熱炉の予熱炉として使用することを特徴とする請求項１記載の工具鋼の圧延方法。

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